График селективности защиты фидера тяговой сети переменного тока 25 кВ.
Дистанционная защита имеет много достоинств.
Одним из главных достоинств дистанционной защиты является оптимальный график селективности, т.е. её способность отключать близкие КЗ с меньшим временем. В какой бы элементной базе она не выполнялась, основные принципы её работы остаются неизменными.
Рассмотрим в качестве примера устройство электронной защиты фидера тяговой подстанции, которое в зависимости от модификации может содержать от двух до четырёх ступеней дистанционных защит (ДЗ2 – ДЗ4) и токовую отсечку (ТО).
Упрощенная функциональная схема фидерной защиты приведена на рис.14.2., а характеристики срабатывания и графики селективности на рис.14.3.
На рис. 14.2 видно, что устройство защиты получают информацию о состоянии сети от промежуточных трансформаторов TLA и TLV, которые включены во вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения.
Устройство содержит измерительные органы:
- датчик тока ДТ;
- датчики полного сопротивления ДС1и ДС2;
- датчик фазового угла KW;
- приёмопередатчик телеблокировки ППТ;
- выходной орган ВО;
- реле времени КТ;
- логические ячейки «И» и «ИЛИ».
В устройстве регулирование уставок производится потенциометрами, включёнными во вторичные обмотки промежуточных трансформаторов TLA и TLV.
Первая ступень защиты ДЗ1 выполнена с помощью реле ДС1и ДТ.
Рис.14.2. Упрощенная схема полупроводниковой защиты фидера тяговой подстанции.
Эта ступень не имеет выдержки времени, а только собственное время срабатывания (30-60мс). Датчик тока ДТ (собственное время срабатывания 5-10 мс) реализует ускоренную токовую отсечку (ТО), предназначенную для более быстрого отключения при КЗ вблизи тяговой подстанции и устранению т.н. «мёртвых зон» на графиках селективности.
Вторая ступень имеет выдержку времени (0,4 - 0,5с) и содержит ДС2 и KW. Выходные сигналы второй (ДС2 и KW) ступени, пройдя через логическую ячейку «И» и реле времени КТ, и выходные сигналы первой (ДС и ДТ) ступени поступают далее на логическую ячейку «ИЛИ», которая и воздействует на выходной орган ВО защиты.
Все эти принципы реализованы в защитах УЭЗФМ и УЭЗФМк (устройство электронное защиты фидера модернизированное), характеристики срабатывания которых приведены на рис.14.3.
а) для тяговой подстанции. б) для поста секционирования.
Рис.14.3. Характеристики срабатывания трехступенчатой фидерной защиты УЭЗФМК.
В более поздних модификациях четвёртая ступень защиты служит для распознавания коротких замыканий через большие переходные сопротивления, носящие в основном активный характер и соответствующего реагирования на эти короткие замыкания.
Итак, подводим итог по селективной защите фидера контактной сети (ФКС).
Близкие КЗ отключаются с помощью токовой отсечки (ТО) и первой ступени дистанционной защиты (ДЗ1) без выдержки времени.
Дальние КЗ, в том числе КЗ через переходные сопротивления, отклю-
чаются второй, третьей и четвёртой ступенями. Ступень селективности при этом составляет примерно 0,3 сек. Несмотря на то, что токовая отсечка (ТО) и первая ступень дистанционной защиты (Д.З.1) трактуются как мгновенные, они имеют собственные времена срабатывания
(5–10мсек – для ТО и 30–60мс – для Д.З.1). Защита ФКС может дополняться максимальной токовой защитой и потенциальной, т.е. защитой минимального напряжения. В новых защитных комлексах (микропроцессорных), они введены в качестве составной части.
Графики селективности защит даны на рис.14.4.
Рис.14.4. Графики селективности защиты УЭЗФМ.
а) для подстанции, б) для поста секционирования
2. Особенности реализации основных требований к защитам тяговой сети переменного тока.
– уставки защит должны выбираться с соблюдением требований селективности и устойчивости функционирования;
– выбранные уставки должны обеспечить надёжное отключение выключателя при КЗ в наиболее удалённой точке для нормальной и вынужденной схем питания КС;
– при условиях гололёдообразования предусматривается защита врежимах плавки гололёда и подогрева проводов;
– выключатели на элементах КС должны иметь основную и резервную защиты;
– для ускорения отключения близких КЗ в начале линии может устанавливаться токовая отсечка (ТО) или специальная ступень защиты;
– зона действия основной защиты должна быть в пределах всей зонызащиты (время срабатывания меньше, чем у других защит на данном выключателе);
– основная защита – это 2-я ступень дистанционной защиты (ДЗ2);
– дополнительные защиты – это ТО и 1-я ступень дистанционной защиты (ДЗ1);
– резервная защита ближнего (для данного выключателя) и дальнего(для смежного выключателя) резервирования должна резервировать (дублировать) основную защиту;
– защита фидера КС должна быть оснащена аппаратурой контролянагревания КС;
– для предотвращения пережога КС допустимо применение неселективной защиты (все ступени без выдержки времени), но при этом неверныедействия защиты должны исправляться с помощью АПВ.
Защиты с взаимными связями, рассматриваемые ниже, позволяютуменьшить общее время отключения КЗ. Существуют две разновидностивзаимных связей: продольная и поперечная.К продольной связи относится телеблокировка, а к поперечной – не-
сколько видов:
– защита со сравнением абсолютных значений токов в контактных
подвесках смежных путей;
– защита с контролем состояния измерительных органов;
– защита со сравнением направлений токов.
3.Трансформатор тока нулевой последовательности (кабельный трансформатор тока).
Кроме рассмотренных выше трансформаторов тока, первичные обмотки которых включаются в фазы защищаемого элемента, большое распространение получили кабельные трансформаторы тока с кольцевыми сердечниками, используемые для защиты от замыканий на землю. В литературе эти трансформаторы тока называются также трансформаторами тока нулевой последовательности.
 |
Кабельный трансформатор тока, как показано на рис. 6-18, состоит из стального сердечника С, круглой или прямоугольной формы, на котором намотана вторичная обмотка О. Сердечник надевается на трехфазный кабель за-
щищаемой линии К, который и является первичной обмоткой трансформатора тока.
Ток, проходящий по каждой фазе кабеля, создает в сердечнике трансформатора тока магнитный поток, а э. д. с. во вторичной обмотке индуктируется суммарным магнитным потоком всех трех фаз. При симметричной трехфазной нагрузке, а также при трехфазных и двухфазных к. з. суммарный магнитный поток равен нулю, так как равна нулю сумма создающих его токов. При замыканиях на землю одной фазы ток замыкания проходит только по этой фазе и создает в сердечнике магнитный поток, который индуктирует э. д. с. во вторичной обмотке трансформатора тока. Под влиянием этой э. д. с. во вторичной обмотке и реле Т проходит ток.
Трансформаторы тока с кольцевыми сердечниками имеют более простую конструкцию и значительно меньшие токи небаланса по сравнению с обычными трансформаторами тока, соединенными на сумму токов трех фаз по схеме рис. 6-15, д. Как указывалось выше, ток небаланса в схеме соединения обычных трансформаторов тока на сумму токов трех фаз является результатом неидентичности их характеристик. В кольцевых трансформаторах тока ток небаланса возникает только из-за некоторойнесимметрии расположения жил кабеля относительно сердечника.
Коэффициент трансформации кольцевого трансформатора тока в отличие от обычного не зависит от величины первичного тока. Поэтому число витков вторичной обмотки подбирается из условия получения наибольшей чувствительности защиты.
Кольцевые трансформаторы тока для защиты от замыканий на землю кабельных линий изготавливаются либо со сплошнымсердечником, либо с разъемным, что облегчает его установку на действующей линии.
При установке кольцевого трансформатора тока воронка кабеля тщательно изолируется от «земли», а заземляющий провод пропускается через внутреннее отверстие трансформатора тока, как показано на рис. 6-18. Если бы воронка была заземлена непосредственно в месте ее крепления, то защита могла бы действовать неправильно от токов, проходящих по броне и свинцовой оболочке кабеля. При указанном способе заземления воронки ток.проходящий к воронке по броне кабеля, уходит по заземляющему проводу в противоположном направлении и, следовательно, его суммарное действие равно нулю.
Билет №20